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    近日,中国地质科学院地质研究所李广旭博士后及其合作导师曾令森研究员等,对西藏南部冈底斯岩基东段朗县杂岩内出露的钠质煌斑岩开展了年代学、岩石学、全岩地球化学和同位素组成的系统分析和研究,揭示了钠质煌斑岩的成因及其动力学过程,取得重要成果。

    大陆岩石圈的持续俯冲也会导致俯冲板片的脱水和熔融。俯冲的碳酸盐物质熔融可以释放碳酸盐熔体,引发上覆岩石圈地幔的部分熔融,形成不同类型的碱性和钙碱性岩浆岩。煌斑岩是特殊的幔源岩浆岩,其成因往往与交代富集的岩石圈地幔有关,成为示踪深部物质组成和深部动力学过程的重要载体。钠质煌斑岩出露较少,研究程度低,导致其钠质属性的成因机制尚不清楚。由于不同性质和不同来源的交代介质会造成岩石圈地幔的富集特征和矿物组成的差异,需要进一步验证钠质煌斑岩的钠质属性或成因机制是否与交代介质的不同有关。

    研究取得了以下主要认识:一是朗县地区出露一套近南北向展布的基性岩脉,其矿物组成和地球化学特征表明该基性岩脉为钠质煌斑岩。该钠质煌斑岩主要由角闪石斑晶和斜长石(钠长石)基质组成(图1),具有较高的CaO和Na2O含量,但K2O含量低,因此Na2O/K2O比值异常高(>2.3,最高为68.1);具有明显的Nb–Ta–Zr–Hf–Ti负异常;强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素。

    二是朗县钠质煌斑岩侵位于始新世晚期(36.9 ± 0.3 Ma),是碳酸盐熔体交代作用形成的交代富集地幔部分熔融的结果。朗县煌斑岩的同位素组成(全岩Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素)明显不同于冈底斯岩基中-新生代的岩浆岩,尤其是更年轻(< 30 Ma)的钾质-超钾质岩石(图2),这意味朗县煌斑岩具有不同的岩浆源区。进一步的研究表明来源于交代富集的岩石圈地幔,其富集特征是由俯冲的印度大陆地壳来源的碳酸盐熔体交代作用造成的。

    三是朗县钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用和源区矿物组成有关。朗县煌斑岩中大量的碳酸盐矿物(方解石)是原生的(图1)。异常低的Rb/Sr和Dy/Yb比值,同时具有较高的Ba/Rb比值,表明朗县煌斑岩是在石榴子石相二辉橄榄岩稳定域内由含角闪石的橄榄岩低程度部分熔融形成的。

    四是煌斑岩的侵位可能与印度-亚洲大陆后碰撞背景下增厚下地壳(约75 km)的局部拆沉引起的东西向伸展作用有关。

    图1朗县钠质煌斑岩的野外照片(a-c)、显微照片(d-f)和背散射照片(g-l)

    图2朗县煌斑岩的锆石Hf和全岩Sr-Nd-Pb同位素特征

    该研究在岩相学基础上,通过与钾质煌斑岩全岩元素和同位素组成的系统对比,揭示了钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用有关,为理解后碰撞深部动力学过程和解译冈底斯岩基的岩石圈地幔的演化历史提供了新的启示。

    该研究得到国家自然科学基金(92055202)、第二次青藏高原科学考察与研究计划项目(2019QZKK0702)和中国地质调查项目(DD20221630和DD20221817)的联合资助。相关成果发表在国际著名地学期刊《Geological Society of America Bulletin》上。

     
    地质所李广旭、曾令森等研究员对钠质煌斑岩与碳酸盐...

    9月29日,俄罗斯科学院地质研究所高级研究员、国际地层委员会奥陶系分会主席Andrei V. DRONOV教授应邀到地调局武汉地质调查中心进行学术交流,并作了题为“俄罗斯地台与西伯利亚地台层序地层的对比研究”的学术报告。

    Andrei V. DRONOV教授在报告中介绍了奥陶纪海平面变化的研究历史,以及近年来俄罗斯地台与西伯利亚地台层序地层研究的最新进展,结合岩相变化,通过详细的对比分析,发现西伯利亚地台与北美地台在火山活动、海平面变化规律等方面具有显著的相似性,与从冈瓦纳大陆分裂而来的俄罗斯地台明显不同。据此Andrei V. DRONOV教授首次提出奥陶纪存在大型岩石圈尺度构造带将两者分隔是主要原因,并对长期以来Scotese提出的经典古板块重建模型提出了质疑。参会的武汉地质调查中心科研人员与Andrei V. DRONOV教授还就有关冷水与暖水碳酸盐岩的野外识别特征、不同地史时期全球海平面变化等问题进行了交流和探讨。武汉地调中心向Andrei V. DRONOV教授赠送了《中国的全球层型》专著。

    Andrei V. DRONOV教授长期从事奥陶纪沉积相、层序地层学及海平面变化的研究,自2016年起担任国际地层委员会奥陶系分会主席。他兴趣广泛,主要研究领域为奥陶纪层序地层学,碳酸盐岩沉积学,遗迹化石分析,古地理学和普通地质学。发表论文近百篇,被引用近千次。

    向Andrei V.DRONOV赠送专著

    国际地层委员会奥陶系分会主席到武汉地调中心开展学...
        中国地质调查局南京地质调查中心邢光福研究员团队在地质调查项目与国家自然科学基金项目联合资助下,在华夏地块龙泉岩群云母石英片岩首次发现两颗冥古宙碎屑锆石。通过高精度测年研究,表明其中一颗为亚洲最古老的锆石,年龄为41.27亿年;另外一颗锆石记录了地球最早变质事件,年龄为40.70亿年。两颗锆石均具有极高的结晶温度和异常高的氧逸度,明显不同于世界其它地区同时代锆石,证明冥古宙地壳性质和构造环境存在多样性,为认识地球早期大陆演化提供了新的重要信息。研究成果在国际核心期刊《科学—报道》公开发表,受到广泛关注。




    7、华夏地块龙泉地区发现亚洲最古老锆石

    中国地质调查局青岛海洋地质研究所滨海湿地科研团队利用辽东湾164个表层沉积物样品和5条流入河流的39个类似表层沉积物样品进行孢粉分析,深入探讨了辽东湾海域表层沉积花粉和孢子的分布特征、传播方式和可能来源。结果表明,表层沉积物中的孢粉组合与区域植被分布有很好的相关性,辽东湾不同部位孢粉组合的变化反映了沿岸局部植被的变化。高花粉浓度主要分布在流入河流的河口、沿海水域和海洋泥质区。河流冲积样品的花粉组合特征与水深< 8.5 m的近岸海域表层沉积孢粉相似。河流冲积物和近岸海域表层沉积物孢粉主要以草本花粉为主,且草本花粉的百分比和浓度随着水深的增加而降低,表明辽东湾沿岸水域的花粉和孢子主要由流入的河流搬运而来。然而,水深> 8.5 m的海域表层沉积孢粉组合与河流冲积物明显不同。在水深>8.5米表层样品中,乔木花粉占主导地位,尤其以空气传播的松属花粉为主,同时还有大量水流携带的卷柏孢子,这两类孢粉来源范围较广。在辽东湾,风和的输送决定了深水区的孢粉分布格局,而河流和沿岸流的输送决定了浅水区的孢粉组合特征。辽东湾孢粉由陆向海的变化特征为该海域化石花粉组合和过去海平面变化的解释提供了理论依据。

    相关成果论文《Pollen distribution and transportation patterns in surface sediments of Liaodong Bay, China》(辽东湾表层沉积物孢粉分布和传播机制)已在线发表在环境科学顶级期刊《Science of the Total Environment》(中科院分区1区top,影响因子6.551)上。

    1 研究区孢粉样点地理位置以及区域植被图

    2 辽东湾海域表层沉积物孢粉浓度与平均粒径、沉积物运移趋势以及主导风向关系图

    该项研究得到了国家自然科学基金项目(41876057, 41506062, 41406069, 41706057)、国际科技合作重点项目(2016yfe0109600)、地质调查项目(DD20160144, DD20189503)以及泰山学者项目(ts201511077)的支持,该成果是我国海域表层沉积孢粉研究领域发表的首篇一区文章,相关研究显著提高了我国在海洋孢粉传播与沉积过程研究的国际影响力。

    青岛海洋所辽东湾表层沉积孢粉研究取得重要成果

    “基础科学领域的创新是一个长期的艰苦的过程,需要沉得住气,才能有所成就。”

    ——中国工程院院士、著名海洋石油地质学家

    金庆焕

    3月份

    一则喜讯

    从中国南海神狐海域

    传回广州、传到北京、传向世界:

    我国海域天然气水合物

    第二轮试采取得成功 

    实现了

    对世界先进水平的赶超

    中国工程院院士、著名海洋石油地质学家金庆焕

    成果背后

    是无数海洋地质工作者的

    智慧和汗水

    其中

    就有一位耄耋老人

    金庆焕院士在办公室工作

    他毕生奋斗在

    我国油气地质

    与海洋地质一线

    80年代时参加野外考察

    他的研究视野

    从北部湾

    到珠江口、台湾海峡

    以及南海的广阔海域

    乃至太平洋

    参加野外考察

    他的研究领域

    从传统油气、多金属结核

    到天然气水合物

    在台湾基隆海岸考察海蚀崖地质状况

    他用毕生精力

    探寻

    海底资源宝藏

    探索

    南海地质与油气资源的奥秘

    金庆焕院士在新疆塔河油田考察

    如今

    他已离开海洋地质工作一线

    却时时心系海底油气勘探

    心系海洋强国建设

    他是中国工程院院士

    我国著名海洋石油地质学家

    金庆焕

     

    毕生探寻海底油气宝藏

    ——记中国工程院院士、著名海洋石油地质学家金庆焕

    2020年3月,一则喜讯从中国南海神狐海域传回广州、传到北京、传向世界:由自然资源部中国地质调查局组织实施的我国海域天然气水合物第二轮试采取得成功。

    经过20多年持续奋斗,中国海洋地质工作者一路追赶,先后成功实施两轮试采,在天然气水合物资源勘查与试采领域实现了对世界先进水平的赶超。

    这一喜讯令国人为之一振,海洋地质工作者更是为之欢欣鼓舞。这其中,就有一位86岁的耄耋老人。正是他,早在35年前就开始着手对这一新能源进行研究。

    这位老人,毕生奋斗在我国油气地质与海洋地质一线,他的研究视野,从北部湾到珠江口、台湾海峡,以及南海的广阔海域,乃至太平洋;他的研究领域,从传统油气、多金属结核,到天然气水合物。他用毕生精力探寻海底资源宝藏,探索南海地质与油气资源的奥秘。

    他,就是中国工程院院士、我国著名海洋石油地质学家——金庆焕。

    服从国家需要

    踏上石油地质之路

    1934年,金庆焕出生于浙江临海。1952年,他完成高中学业考入浙江大学。经学校推荐和选拔考试,金庆焕成为我国首批600多名留苏学生中的一员,于1954年赴莫斯科大学地质系石油地质专业学习。

    年轻的金庆焕曾期望学习数学、物理专业,但他深深懂得,新中国百废待兴,急需地质人才开展矿产资源普查。“国家的需要就是我的志愿。”就这样,他与石油地质开始了一生的缘分。

    5年本科学习后,成绩优异的金庆焕在莫斯科继续深造。3年半后,获苏联地质学副博士学位。1963年,金庆焕学成归国,成为地质部海洋地质科学研究所(南京)的一员。

    1970年,为破解南方缺油难题,原地质部和广东省筹划将海洋地质科学研究所从南京迁到了广东湛江,并更名为地质部第二海洋地质调查大队(简称“二海大队”)。到湛江后,依据我国著名地质学家、原地质部部长李四光提出的新华夏系构造的找油思路,二海大队迅速开展了北部湾海洋石油勘探。他们一方面,租用航运船改装后,用炸药作震源展开海上物探调查;一方面,按照李四光提出的“由陆及海”调查原则,深入到北部湾周围陆地踏勘。

    经过4年努力,二海大队完成北部湾盆地油气勘探。作为大队地层油气评价组组长,金庆焕参与并主持了《北部湾地质构造特征及油气远景评价》总报告的编写。

    经项目组多次集体讨论,他们在报告中指出:北部湾涠西南凹陷等构造单元是北部湾盆地的主要油气远景区。这一认识为北部湾油气勘探指明了方向。1977年,根据二海大队提供的井位,涠西南湾一井首钻即打出工业油流。

    自此,金庆焕逐渐形成海洋油气地质解释评价的有效工作方法。

    拓展找油思路

    实现珠江口油气重大突破

    1975年开始,二海大队在南海北部海区29万平方千米范围内开展综合地球物理调查。初查后指出,珠江口外坳陷带(包括珠江口盆地和琼东南盆地)是广东大陆架的主体,是油气勘探首先聚焦的目标区域。

    这一时期,中国对外开放进入酝酿和起步阶段,经济发展急需能源支撑。

    调查工作加快推进。除了海上地震勘探,地质工作者继续采取“由陆及海”“海陆结合”的思路开展油气勘探,圈定出珠江口、琼东南等7个大型含油气盆地。

    1978年,金庆焕主持完成《南海北部海洋地质综合初查报告》。报告指出:珠江口盆地是其中面积最大的一个大型新生代沉积盆地,是一个很有远景的含油气沉积盆地。报告中,他大胆地提出了“珠江口盆地东部油气远景无疑优于西部”的观点。这一预测,与外国权威石油专家观点明显不同。外国专家普遍认为,珠江口盆地与墨西湾一样,属于大面积沉积盆地,油气勘探重点应该放在珠江口海域的西部。

    对此,中国地质工作者没有迷信、盲从。他们把调查重点放在东部区域,依据调查实践和科学认识,划分了珠江口盆地的油气远景区,提供了一批钻探井位。1979年,珠江口盆地“珠五井”“珠七井”先后打出高产工业油流,有力地证实了珠江口盆地为大型含油气盆地。

    1981年,金庆焕主持完成的《珠江口盆地地质构造特征与油气远景初步评价》研究报告,结合邻区地质资料和始新世古气候特点,预测珠江口盆地始新世湖相沉积的生油潜力、油源以及原油成因等,这些重要认识拓展了找油思路,并为后续勘探所证实。如今,珠江口盆地东部已成为我国最为重要的海上石油基地,年产量约占我国海上石油产量的7成。

    金庆焕关于海洋油气地质的认识日渐趋于成熟,并面向更为广阔的南海海域。1989年,由他主编的《南海地质与油气资源》专著,成为我国系统论述海域油气地质的首部鸿篇巨著。

    关注新领域

    开拓天然气水合物研究

    借着改革开放的大潮,1984年,金庆焕回到阔别21年的莫斯科,参加第27届国际地质大会。

    在这次大会上,他首次听说“固态甲烷”,并敏锐地意识到,这种密度高、储量巨大的新型能源,具有重要价值。回国后,他查阅研究大量国外文献,于1985年发表了《海洋油气勘探概况及石油地质学动向》,向国内地质界首次介绍了固态天然气(天然气水合物)。其后,又专门撰文介绍《国外天然气水合物勘探成果》。

    为系统了解国际上关于天然气水合物先进的调查研究技术方法等,2001年,金庆焕带领20多名年轻科技人员,以院士科研基金项目支持方式,对天然气水合物形成条件与成矿机理、分布区特征、资源量评估及前景等展开系统调研分析。研究成果为次年开始实施的水合物国家专项提供了及时有效的理论技术指导和方法参考。

    2006年,金庆焕牵头主编的《天然气水合物资源概论》专著出版。这是我国研究天然气水合物的首批成果,引领着众多科技人员从此认识天然气水合物,并加入到调查研究队伍中。

    对海洋地质领域,金庆焕始终保持高度敏感。他主持开展的太平洋中部多金属结核调查和研究等工作,为中国及时向联合国申请矿区提供了充分的科研依据。

    近60年海洋生涯,金庆焕主持或参与主持的研究成果,先后荣获地质矿产部地质找矿特等奖、国家科技进步奖一等奖等重要奖项。他用毕生执着追求的累累硕果,实现了全力报效祖国的夙愿。

    心系海底油气

    一生永不止步

    而今,金庆焕院士虽已离开海洋地质工作一线,但这位80多岁的海洋石油学家,仍时时心系海底油气勘探,心系海洋强国建设。

    对我国的能源矿产资源状况,金庆焕概括为6个字“煤多、油缺、气少”。他强调,国内能源资源的开发利用是解决能源安全问题的根本立足点。

    自然资源部成立后,金庆焕院士对早日实现天然气水合物这一新能源的开发利用充满期待。他建议,要加强调查、研究和开采试验,早日实现天然气水合物的商业开采,从根本上解决能源短缺问题,保证我国能源安全。

    对于研究了一辈子的海洋油气资源,他说,海洋石油仍然需要加大勘探力度,实行创新勘探,不断寻找新的资源替代区,从而形成适合我国的新型海洋油气勘探开发战略,最终实现中国油气的基本独立供给。

    不论海洋油气调查,还是天然气水合物勘查与试采,所取得的每一个进步、每一次成功,都离不开科技创新。金庆焕说:“基础科学领域的创新是一个长期的艰苦的过程,需要沉得住气,才能有所成就。”正是基于这样的认识,他始终淡泊名利,潜心在海洋地质、海洋石油地质研究中,如同他毕生探寻的海底油气资源宝藏,低调而朴实,深藏海底却蕴含巨大能量。

    院士金庆焕:毕生探寻海底油气宝藏

    白乃庙岩浆弧作为中亚造山带东南缘最重要的岩浆弧之一,一直是地学界研究的热点,其构造属性及与华北陆块的弧陆汇聚方式尚存争论。传统上,白乃庙岩浆弧被认为是一个位于华北北缘的安第斯型陆缘弧,具有与华北陆块一致的结晶基底,形成于古亚洲洋向华北北缘的俯冲。然而,这与华北北缘早古生代的被动陆缘沉积特征相矛盾。为此,也有学者提出其是一个外来岛弧地体。针对这一问题,自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所马收先、王宗起、张英利等,对赤峰地区早泥盆世碎屑岩开展综合物源研究。

    磨拉石角度不整合于造山带之上,记录了造山带内不同构造单元岩浆活动和构造演化历史。通过磨拉石物质组成时空变化的研究,可以限定造山带内块体岩石组成、拼合时间以及构造属性。为此,马收先等详细分析了四道杖篷和前坤头沟剖面的古水流、碎屑岩成分、碎屑锆石U-Pb年龄和地球化学特征等,并与前人已发表的白乃庙岩浆弧带数据相对比。

    研究结果显示,四道杖篷剖面物源来自白乃庙岩浆弧,前坤头沟剖面则来自白乃庙岩浆弧和华北陆块的混合物源。前者碎屑锆石普遍发育核幔结构,核部年龄由2357-444Ma的十余个年龄峰组成,边部年龄为444±8Ma,明显不同于华北基底年龄特征(~1.85和~2.52Ga),表明白乃庙岩浆弧是一个外来岛弧地体。结合弧岩浆活动与赤峰地区早泥盆世碎屑岩时代,将白乃庙岛弧与华北北缘碰撞时间限定为430-410Ma。同时,该研究暗示,在弧陆碰撞后期于白乃庙岛弧北侧可能存在俯冲极性反转。

    岩浆弧是形成斑岩型铜钼矿的主要构造单元,白乃庙大型铜钼金矿就位于该岛弧带内,该研究为白乃庙岛弧带内斑岩型铜钼找矿工作提供了方向,非华北基底区的早古生代斑岩体周围将是未来的找矿目标区。

    Fig. 13

     

     白乃庙岛弧构造演化模式图

    该研究成果近期发表于期刊Tectonics (Ma S.X., Wang Z.Q., Zhang Y.L., Sun J.X., 2019. Bainaimiao Arc as an Exotic Terrane Along the Northern

    资源所对赤峰地区早泥盆世碎屑岩开展的综合物源研究...

    新矿物的发现数量、研究深度及分析技术水平展现了一个国家基础科技的软实力与硬实力,是国家综合实力的体现。近年来,我国加大了对新矿物研究的支持力度,我国新矿物事业迎来了难得的发展契机。今年上半年,自然资源部中国地质调查局就交出了一份漂亮的答卷:该局发现的钾绿钙闪石、灵宝矿、太平石3种矿物先后通过国际矿物学协会新矿物命名与分类专业委员会(IMA CNMNC)的严格审查,经投票正式认定为新矿物。

    半年之内3种新矿物获得IMA CNMNC认证,具有十分重要的理论意义与实践意义。3种新矿物的发现丰富了国际矿物学宝库的内容,增加了可用矿物资源种类,为青年地质学者提供了成长空间,提高了我国矿物学基础研究水平,促进了矿物学学科发展,提升了我国学者在国际矿物学领域的影响力。

    记者日前专访了钾绿钙闪石主要发现人、中国地质调查局成都地质调查中心高级工程师任光明,灵宝矿主要发现人、中国地质科学院矿产资源研究所博士简伟,太平石主要发现人、中国地质调查局天津地质调查中心工程师曲凯,不仅了解了新矿物发现过程中的动人故事,还领略到了青年地质学者的独特风采。他们的勤奋、认真、坚守,是地质事业的希望所在。

    钾绿钙闪石:曲折的过程 美好的结局

    2019年4月3日,一个令任光明十分兴奋的日子。在这一天,他潜心研究了十余年的“宝贝” 终于有了“身份证”。经过国际矿物学协会新矿物及矿物分类、命名专业委员会的严格审查,21位国际新矿物评审专家全票通过,并由主席Ritsuro Miyawaki最终批准,由任光明为主要发现人的钾绿钙闪石正式被认定为新矿物。

    家庭是人类社会的细胞, 而矿物则是组成地球和外天体的细胞,发现新矿物就是发现人类尚未认知的天然无机物。谈起新矿物的认证与发现,任光明侃侃而谈:“IMA CNMNC规定,矿物种主要以其化学组成和结晶学性质为基础加以确定,如果发现一个矿物,其化学性质和/或结晶学性质与任何已存在的矿物种明显不同,则存在着该矿物为新种的可能性。新矿物的发现与研究不仅是对矿物学学科发展的重要贡献,还可能对地球系统科学的发展尤其是矿产资源的开发及利用有着重要的理论意义和实际价值。”

    任光明在四川会理菜子园增生杂岩地区跑路线

    正是深知发现新矿物的重大意义,十余年来,任光明从未放弃过钾绿钙闪石研究。本世纪初,任光明从有关文献中获悉,内蒙古克什克腾旗大乃林沟出产位于火山机构中的“角闪石岩”,这种矿物虽然有被命名,但是一直未得到IMA CNMNC正式批准。从此,进一步验证这种矿石的结构,获得IMA CNMNC正式批准,成了任光明研究的一个重要组成部分。

    钾绿钙闪石的认证之路异常艰辛。回顾十余年来的经历,任光明说:“新矿物的发现是有前提和条件的,那就是要有充分的心理准备,要有前瞻性和预判性。”在这种信念的支撑下,任光明一路披荆斩棘,最终获得了成功。2010年~2015年期间,任光明分别对钾绿钙闪石单矿物进行了电子探针测试分析,确定了其化学式。为了进一步研究钾绿钙闪石矿物的物理和矿物结构特征,以及与钾钙闪石的关系等,在中国地质大学(北京)对单矿物进行了莫氏硬度、扫描电镜分析测定,同时开展了矿物X射线粉晶衍射分析。钾绿钙闪石的粒度约0.02毫米~0.25 毫米,绝大多数的钾绿钙闪石颗粒肉眼无法区别于钾氯绿钙闪石矿物种。由于钾绿钙闪石粒度微小,再加上常发育有聚片双晶,钾绿钙闪石的晶体结构精测成了钾绿钙闪石新矿物研究的“拦路虎”。为了清除这个“拦路虎”,任光明跑了很多路,走访了很多人,最终在中国地质大学晶体结构研究室李国武教授(亦是钾绿钙闪石发现者之一)的帮助下,终于圆满完成了钾绿钙闪石的晶体结构精测,新矿石的认证之路取得了实质性进展。

    2016年~2017年,任光明在云南珠宝科学研究院对矿物进行了折光率测试,但因矿物颗粒太小,测试结果不理想。面对这样的结果,任光明并没有放弃,而是奔赴中南大学,在该校粉末冶金国家重点实验室对单矿物进行了穆斯堡尔分析,刻画了其微观结构特征,并将其与已知角闪石类矿物比对,最后确定了该矿物为角闪石族的一种新成员矿物。此时,一切准备工作就绪,新矿物认证之路正式开始。收集数据、整理材料、编写新矿物申报书……几经周折,最终21位国际新矿物评审专家全票通过,2019年4月3日钾绿钙闪石正式通过认证。

    迄今,人类认知并得到国际矿物协会新矿物、命名及分类委员会认可的角闪石矿物种数量已超过100个。但遗憾的是,在这些角闪石超族矿物种成员中,以前未有我国学者的建树。钾绿钙闪石的发现,代表着我国在角闪石超族矿物种成员的首次突破,翻开了历史新篇章。任光明说:“目前,还有过百种角闪石族成员的命名虽获得了IMA CNMNC的认可,但尚未取得IMA CNMNC的批准。换言之,至少还有上百种已命名但并未被IMA CNMNC批准的角闪石族矿物,是有待人们发现和研究的潜在新矿物,这也是我们今后努力的方向。”

    机遇与挑战并存。角闪石留给了我们一个巨大的未知世界,钾绿钙闪石的发现只是开始,而非结束,相信在一批又一批地质人的坚守与努力下,我们离下次新矿物的发现并不遥远。

    灵宝矿:微小的细节 巨大的惊喜

    2019年5月23日,对很多人而言,都是一个极为普通的日子。但是对简伟而言,却有着不同寻常的意义。经过国际矿物学协会新矿物及矿物命名委员会两轮的严格审查、投票,简伟发现并命名的新矿物——灵宝矿最终获得认可。

    偶然的经历,不懈的钻研,往往成就的是一段传奇。2012年,中国地质科学院资源所项目团队在灵宝市行政区内的小秦岭金矿石样品的黄铁矿中无意间发现了一批金黄色的微米级矿物包裹体,这些矿物包裹体在显微镜下的反射色为金黄色,与自然金极为类似,最初也被认为是自然金或银金矿。但偶然的一次电子探针分析发现:灵宝矿并不含金,是一种银碲化合物!这一个微小的细节却让简伟和他的伙伴们异常兴奋,最终也为他们带来了巨大的惊喜。

    简伟在小秦岭金矿天井下记录相关数据

    在矿物世界中,差之毫厘极可能是天壤之别,一个细微的差别带来的可能是天翻地覆的变化,也可能是一种新矿物的问世!为了进一步验证他们的发现,简伟与伙伴们立刻行动,通过电子探针对几十个灵宝矿颗粒进行了系统检测,证实了其具有全新且稳定的化学组成:三碲化银(AgTe3),其碲含量远高于其他三种已知银碲化合物。此外,其显著的金黄色反射色也明显区别于其他银碲化合物。这一重磅消息终于为灵宝矿验明正身,也预示着一种新矿物即将诞生。

    为灵宝矿进行认证的灵感来自简伟的校友——克劳斯塔尔工业大学的Alexandre Raphael Cabral博士。彼时,Alexandre Raphael Cabral博士刚刚成功申请了新矿物Kitagohaite ,并公布了研究过程。这给了简伟以及他的伙伴巨大的信心,让他们毅然踏上了灵宝矿的认证之路。从2014年到2018年,通过开展扫描电镜分析,初步确定灵宝矿是单一的化合物而非多种矿物的亚显微共生,通过对透射电镜薄片样品分析,成功获得灵宝矿的透射电子显微镜选区电子衍射数据(SAED),再通过完成电子背散射衍射(EBSD)分析,从而进一步证实灵宝矿的晶体结构等步骤,灵宝矿的样品辗转于中国、德国等十几个实验室,被一次次拍摄、查看、计算、检验,终于在2018年与2019年交接的时刻,国际矿物学协会新矿物及矿物分类、命名专业委员会接收了灵宝矿作为新矿物的申请材料,最终于2019年5月23日灵宝矿正式成为全球最新矿物!

    灵宝矿的发现不仅仅是为我国新增加了一个矿物,对小秦岭地区地质工作的开展也具有十分重要的意义。简伟表示:“灵宝矿发现于小秦岭含金石英脉的富金地段,此处矿石中还发现大量的自然金-含铋铅碲化物的矿物组合,其形成晚于灵宝矿及与其共生的含金碲化物(针碲金银矿),这说明含灵宝矿的矿石样品本身就是金矿石,且富金石英脉,是多次含金流体活动叠加成矿的结果。同时,灵宝矿及与其共生的针碲金银矿、六方碲银矿、黄铜矿、斑铜矿代表了一次单独的金成矿阶段(或期次),这些矿物组合反映成矿流体有较高的硫逸度和碲逸度,具有岩浆-热液流体的特征,暗示小秦岭金矿田下部可能存在与金矿化成因上有关的岩体,从而进一步说明小秦岭金矿田深部可能还存在较大的成矿潜力。”

    谈及灵宝矿的发现,简伟显得很谦虚:“灵宝矿的发现,这份荣誉不仅仅属于我个人,更属于我们整个团队。自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室先后承担了国家‘973’计划、支撑计划、国际合作项目、国家基础性研究项目、自然科学基金重点和面上项目以及省部级项目等科研项目的工作,是国内目前惟一一个以矿产资源形成过程、分布规律和勘查评价技术为研究方向的实验室,依托于中国地质科学院矿产资源研究所和中国地质调查局,我们将成矿-找矿理论研究与勘查评价有机地结合在一起,从而使研究成果能迅速地在实践应用中得到检验和提高。”

    太平石:初心的坚守 奇迹的创造

    2019年6月6日,对曲凯和自然资源部中国地质调查局天津地质调查中心研究团队来说,是一个值得铭记的日子。由该团队发现并申报的新矿物(太平石),经国际矿物学协会(IMA)新矿物命名及分类委员会(CNMNC)投票通过并正式获得批准。“太平石”的发现,增加了自然界新矿物,乃首次在国内发现“羟硅铈矿”、“氟镧矿”,丰富了我国稀土矿物种类,补全了两种矿物的国际谱学数据空白。

    新矿物的发现属于矿物学领域重要的基础性研究工作,素有“矿物学奥林匹克”之称,是一个国家矿物学研究水平的重要标志之一,可为人们认知与利用自然界中新物质提供科学依据。作为“太平石”的主要发现者,曲凯本身有着深厚的矿物研究功底,主要从事关键矿产调查与成因矿物学研究,主持国家自然科学基金青年基金项目“国内首次发现的硅稀土石、氟镧矿矿物学特征及其成因研究”,中国地质调查局地质矿产调查项目“河南省官坡-军马河地区放射性及三稀元素矿产远景调查”、“准噶尔盆地南缘砂岩型铀矿蚀变作用与铀源调查”等。据曲凯介绍,太平石发现于河南省西峡县太平镇稀土矿2号矿脉中,颜色为浅红至红棕色,单偏光下为灰白色。该矿物与铈褐帘石、羟硅铈矿、氟镧矿、萤石、方解石等矿物紧密共生,矿物粒度一般为100微米×200微米。在硅铈石族矿物里,太平石是第四个被发现的自然矿物,其它三个矿物分别为硅铈石、硅镧石和铝硅铈石。目前,太平石全型标本已存放于中国地质博物馆。

    曲凯(右一)和项目组成员在西峡军马河花岗伟晶岩型轻稀土矿点进行系统取样

    “滴水不成海,独木难成林。”谈到太平石的发现,曲凯说:“太平石的发现,是我们整个团队共同的智慧结晶,是我们整个团队共同努力的结果。继在国内首次发现氟镧矿、羟硅铈矿并填补国际谱学数据空白后,太平石是我们团队的又一重要创新性研究成果。罕见富氟稀土硅酸盐矿物以及稀土氟化物的发现,不仅丰富了我国稀土矿物种类与研究资料,对深入研究稀土矿的矿床成因和提升矿床经济价值具有重要意义,同时也会为人工合成稀土纳米材料技术提供新的参考。”

    “太平石”的发现,既来源于曲凯对地质事业的无限热爱和对地质科研工作的不懈追求,也来自豫西成矿带地质矿产调查团队对地质事业的坚持与坚守。自2011年成立以来,中国地质调查局天津地质调查中心豫西成矿带地质矿产调查团队,充分发挥地方地质队伍的技术优势和区位优势,牵手河南省地质调查院、河南省核工业地质局、河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院等六家地勘单位共同工作。该团队大力弘扬“三光荣”精神,把汗水和智慧泼洒在深山老林里,把科技创新融汇在祖国的大地上,从基础地质资料收集与整理研究入手,系统收集并综合整理了以往豫西地区地质、物探、科研和矿产成果资料,总结了区域贵金属、有色金属、铀矿等关键矿产成矿地质背景,对各类型典型矿床成矿特征、成矿时代、成矿规律、成矿模式等进行了总结,为太平石的发现打下了坚实的基础。

    “太平石”的发现,只是该团队投身地质事业、忘我工作的一个缩影、一个成果,他们的足迹更远,他们的梦想更远。为适应国家对清洁高效和能源的需求,该团队积极开展铀矿找矿选区研究,在北秦岭灰池子岩体外围圈定铀找矿远景区16个、铀异常区6个,创新性地总结了“红、黑、粗、高” 的找矿标志,大大提高了找矿效率,实现了河南省铀矿找矿方面的新突破;为适应国家新时期信息化和智能化等高科技新产业发展对关键矿产资源的新需求,团队把三稀元素矿产作为豫西地区找矿的新领域,圈定了三稀元素矿产找矿远景区6处,并通过与国外合作,对含矿伟晶岩进行了精细测年,梳理了北秦岭晚古生代构造-岩浆-三稀元素成矿事件,揭示出该区关键矿产巨大的找矿潜力,为该区下一步找矿工作部署提供了坚实依据;为改变豫西老区经济落后的局面,使老区人民尽快脱贫致富,开展金、银、铁、铜、镍、铅、锌、钼等矿产资源调查选区研究,圈定了一大批找矿远景区,为豫西老区经济发展提供了资源支撑。

    每一种矿石背后都是一段历史的浓缩,每一种矿石背后都有一段感人的故事,每一种矿石背后都有着地质人的坚守与付出。党的十八大以来,国家将地质科技创新摆在更加重要位置,国家对探索性、创新性、原创性强的项目支持不断加大,这对基础地质研究人员而言,是一个好消息。我们相信,有了国家政策与资金的大力支持,有了一代代地质人的坚持与坚守,我国新矿物事业将会带给我们越来越多的惊喜!

    我国三种新矿物获得国际认证

    中国科学院海洋研究所日前发布消息称,国际地学刊物Earth and Planetary Science Letters在线发表了第一作者、中国科学院海洋研究所研究员张国良的最新研究成果“Geochemical nature of sub-ridge mantle and opening dynamics of the South China Sea”,报道了国际大洋发现计划(IODP_349航次)在南海获得的扩张期洋壳化学组成,首次揭示了南海地幔具有印度洋型特性,且南海的东、西两个次海盆具有明显不同的地幔性质,阐明这种特性是来自南海地幔柱和大陆裂解过程中的地壳混入双重作用的结果,并认为南海地幔柱对南海的打开具有重要推动作用。

    由于南海底部有一层上千米厚的沉积层,长期以来,南海的基底甚至不为人所知。这就类似一个脸盆中有一层沙子,如果不拨开沙子,我们无法知道脸盆的硬底材料是什么。国际大洋发现计划(IODP_349航次)首次在南海钻透了上千米的沉积层,终于获得了海盆的“硬底”——玄武岩。这些玄武岩是南海海底扩张时期由于火山作用形成,携带了关于南海下部地幔组成的重要信息。

    科学家认为,我国海南岛下部可能存在一个超深来源的“热柱”,在地球科学中被称为地幔柱。这个来自深部的地幔柱具有异常高的温度和特殊的化学组成,如果地幔柱出现在大陆下部,可能会将大陆“拱”裂,并改变原来地幔的化学组成。如果南海下部真的存在这样一个“热柱”,有没有可能影响到南海打开过程,以及南海下部的地幔组成?这些问题可以从钻探获得的玄武岩中得到答案。

    通过南海钻探的玄武岩的化学组成,张国良研究团队认识到:南海东、西两部分的下部地幔组成差异很大,而且在同位素组成上都属于印度洋型地幔。为了揭示南海为何存在印度洋型地幔,以及为何两个次海盆之间存在不同的地幔演化历史,该团队模拟了海南地幔柱和大陆下地壳对亏损上地幔组成的影响。

    结果发现,南海东部的地幔含有“热柱”组分达40%,而南海西部的地幔含有大陆地壳组分。研究最后提出一个南海初始裂解过程的模型:新生的海南地幔柱(热柱)在南海打开过程中可能起到了助推作用,海南地幔柱不仅混入到南海下部的地幔,而且可能曾“烘烤”着大陆,并将大陆地壳卷入到南海的地幔中。

    该研究论文发表在国际知名刊物《Earth and Planetary Sciences Letters》,本次研究得到国家优秀青年科学基金和青岛海洋科学与技术国家实验室“鳌山人才”计划项目的支持。

     

    我国首次揭示南海下部地幔真面目
        北查尔斯王子山二叠-三叠纪含煤沉积盆地地质调查是本次南极考察的另一项重要任务。2015年1月6日-9日,在变质基底考察组开展工作的同时,由地质力学所刘健和青岛海洋一所崔迎春博士组成的沉积岩考察组对北部营地的沉积岩也进行了详细考察。

      北查尔斯王子山二叠-三叠纪沉积岩围绕比弗湖分布,称埃默里群,出露范围南北长50 千米,东西宽30 千米。该套沉积物充填了比弗湖南北走向的裂谷地堑中,从底到顶划分为二叠纪的拉多克(Radok)砾岩组、贝恩梅达特(Bainmedart)组和三叠纪的弗拉格斯通岩滩(Flagstone Bench)组三个陆相地层单元。由于贝恩梅达特(Bainmedart)组是含煤地层,而且地层倾角很缓,一般不超过10度,地表又多被冰碛物和冰雪所覆盖,所以我们只有抵达一些沟谷或陡坎处,才能观察到较好的露头。


    北查尔斯王子山二叠纪含煤地层的野外产状(刘健拍摄)

      贝恩梅达特组的沉积具有韵律性分布特征,韵律为“粗砂岩、砂岩、砂质泥岩、煤层”,而多数韵律是不对称的。总体来说,韵律的最下层厚度最大(1-46米),粒度最粗,通常由长石石英粗砂岩组成,局部含有铁质结核,区域上从南向北,地层上从下向上铁质结核有增多的趋势;中间层(0.5-10米),常由中细砂岩和粉砂质泥岩等组成;最上层是煤层、含煤粉砂岩和泥岩(厚度从0.1至11米不等),通常南部煤层较薄多为1-2米,北部煤层较厚多以3-4米为主。

      三叠纪弗拉格斯通岩滩组煤层缺失,主要由块状粗砂岩、含砾粗砂岩夹中-薄层状中细杂砂岩为主,尽管仍然保留有沉积旋回,但是沉积旋回厚度明显薄于下伏的含煤地层。这种沉积环境明显不同于二叠纪贝恩梅达特组,可能代表了该地区二叠纪演化至三叠纪时气候发生了剧变——变得更为干燥。针对三叠纪弗拉格斯通岩滩组岩性特征,我们进行了系统测量和取样。


    二叠纪贝恩梅达特组沉积旋回底部粗砂岩中铁质结核(刘健拍摄)


    二叠纪贝恩梅达特组上段厚约4米的煤层(刘健拍摄)


    三叠纪弗拉格斯通岩滩组沉积地层观察(James拍摄)

      2015年1月10日-11日,按照工作安排,在完成北部营地的全部考察任务后,我们将搬迁至南部营地开展下一阶段的考察。南部营地距离北部营地的直线距离约为23千米,然而10日一整天的狂风暴雪让能见度还不到200米,除了简单煮点方便面之外,剩余时间我们都只能在帐篷中等待。11日清晨,暴风雪终于停下来了,早饭后,我们就只带上最重要的个人物资开始准备撤离北部营地。



    狂风暴雪中简单用餐(陈虹拍摄)


    撤离北部营地前的留影(崔迎春拍摄)

      由于前一天下了一整天的雪,前两天还能够看见的巨大的冰碛砾石不见了,或者只露出了一小部分。保护我们安全的詹姆斯看到这个情景也开始犯怵,他要求我们必须跟着他走,以确保每个人都能安全抵达目的地。二十多公里的路程对于一般地质队员来说并不算太远,但是我们还需要穿过十多公里宽的深雪覆盖区,每迈出一步都感到异常的艰难,有时候腿在雪里,想试图拔出来,都需要尝试好几次才能够实现。当天温度虽低,但每个人都是大汗淋漓,但没有人敢停下来歇歇,因为一旦停止脚步,马上就会觉得从头到脚的冰凉,还很有可能冻伤自己的脚。


    半尺多深的冰雪地带(刘健拍摄)

      行进途中的水很早就喝完了,我们便随手抓一把雪塞到嘴里,但雪却并不解渴,而且还似有苦味,等我们后来碰到了冰雪融水,便迫不及待的喝了个痛快。经过10多个小时的漫长跋涉,我们终于来到了南营地苹果房,那是5个红色半球状的小房间,不同的苹果房的功能不同,其中有厨房、宿舍、杂物间和卫生间等,相比于北侧的帐篷营地,这里的条件要优越得多。抵达南营地后,队员们开始慢慢感觉到脚部的疼痛,这才发现脚都磨出了新的水泡,有的直径甚至达到了3厘米,但是没有一个人抱怨,大家默默地用针刺破水泡,进行了简单包扎,准备迎接第二天的考察任务。


    饮水中(詹姆斯拍摄)

                       
    南极北查尔斯王子山考察系列报道(九)
      2014年12月17日,终于等到了澳大利亚南极局的通知:“明天早晨5点到霍巴特机场集合,7点与随行的不同国家人员共同飞往南极大陆。”接到通知后,我们便立即准备好了各自携带的物品,虽然第二天要早起,但是我们却兴奋得无法入眠。18日凌晨4点,吃了点早饭,就乘提前约好的出租车前往机场。


    图1 南极大陆温德米尔群岛的威尔金斯机场

      飞行了4个半小时,我们抵达了南极大陆温德米尔群岛上方冰盖上的威尔金斯机场(图1),在澳方空勤人员的安排下,乘坐雪地车前往75公里以外,位于贝利半岛的凯西站。雪地车在蓝冰上行驶,如同穿越新疆罗布泊一样的颠簸,大约行驶3个小时后,终于抵达了凯西站(图2)。走进凯西站主楼,站长发表了热情洋溢的欢迎词,并且对新来的人员讲解了站区生活工作需注意的事项。站长要求我们随时待命,并根据天气情况,决定何时前往戴维斯站。


    图2 抵达澳大利亚凯西站(从左依次为刘晓春、刘健、陈虹)

      12月19日早饭过后,我们开始对凯西站周边出露的基岩区开展地质考察。我们向站长汇报了出行计划后,站长考虑到露头零散地分布在海边,之间的海冰存在宽窄不一的多条冰裂缝,而且多被厚厚的积雪覆盖,为确保安全,特意指派一位年轻向导协同我们前往考察。
    我们领取了防滑链、冰镐和安全绳。在冰雪覆盖区,向导给我们演示了怎样使用这些装备,在鞋安上防滑链后,我们在冰雪地行走变得容易了许多。在途经一片海冰区时,向导带领我们小心翼翼跨越每条冰裂缝,当走到海冰中间地带时,还拿出了冰钻,测量了冰层的厚度,确保安全后,才带领我们通过了海冰区(图3)。


    图3 穿越海冰区探测海冰厚度

      考察途中,我们感到外国人做事情的态度始终很认真,甚至有点“机械”,也许这种所谓的“机械”,才明显不同于前几年在中山站考察时情景。在南极想要与国际接轨,我们可能要走的路还很长,后勤保障、工作态度、文化建设和国家意识等方面都是我们需要学习和思考的。


    图4 穿越蓝冰区前往凯西站周边基岩露头

      我们在往返北查尔斯王子山停留凯西站期间,拟对温德米尔群岛的重要基岩露头和上方冰碛物开展系统的调查。温德米尔群岛是环东南极中元古代造山带的一部分,我国第23次南极考察时赵越和张拴宏研究员曾做短期考察,并取得了初步成果。基于存在的科学问题,我们计划做更详细的野外考察和取样(图5),以便回国后开展进一步的深入研究。


    图5 野外露天观察与交流



                      
    南极北查尔斯王子山考察系列报道(二)

    摘要:以我国若干重要矿集区铜铁多金属矿床为对象,涵盖了岩浆热液型、沉积变质型和变质型三大成矿作用,针对制约整装勘查区找矿突破的关键问题开展综合调查。初步查明铜等重要矿种的成矿事件与重大地质事件的耦合关系,建立一批矿床组合模型,实现了科学研究与地质调查的融合。

    1.项目概况

    “重要矿种成矿作用与资源评价关键问题综合调查”项目隶属于地质调查九大计划中的“关键地质问题综合调查”工程,为中国地质科学院矿产资源研究所(2013年)承担的2个计划项目“中国铜多金属矿成矿规律、矿床模型和找矿方向研究”和“整装勘查区关键地质问题攻关与找矿方法技术示范”的合并项目(2015年),包括11个续作子项目和2个新开子项目。通过科研与地勘队伍联合攻关,取得重要进展。

    2.成果简介

    (1 )提出不同地质历史时期地质事件与成矿事件的耦合关系。

    大氧化事件与沉积变质型铁矿存在耦合关系。大氧化事件,是指约2.6Ga大气中的游离氧含量突然增加的事件。鞍本和冀东BIF沉积时代形成于约2.55Ga,富铁矿形成于1.84Ga,建立了弓长岭式磁铁富矿的成矿模型。发现阿尔戈马型和苏必利尔型铁矿为同期异相关系,两者可互相过渡,并提出硅铁韵律层形成的新机制。

    哥伦比亚事件与中条式铜矿的耦合关系。哥伦比亚事件,指哥伦比亚超大陆聚合和裂解的事件。确认铜矿峪为我 国前寒武纪少见的斑岩铜矿,外围篦子沟和胡家峪铜矿床与黑色页岩密切相关,没有固定层位,明显不同于典型海底热水喷流沉积型矿床特征,推测它们是与深部岩浆有关的热液型铜矿,与铜矿峪斑岩铜矿为同一成矿系统。研究认为,华北克拉通约1.85Ga东部块体与西部块体聚合造山,形成了类似铜矿峪古老的斑岩型矿床,为华北克拉通内部寻找斑岩型铜钼矿的新方向。

    地球雪球事件与新余式铁矿的成因联系。雪球事件假说是为了解释一些地质现象而提出的,认为在新元古代曾经 发生过一次严重的冰川事件,以至于地球上的海洋全部被冻结,仅在厚达2km的冰层下存有少量因地热而融化的液态水。提出新余是世界上最年轻的BIF型铁矿,严格受地层层位控制,赋存于新元古代含铁建造的下段杨家桥组,原岩为一套类复理石的绿片岩相泥砂质建造千枚岩-片岩。矿层底部的含破绢云千枚岩和矿层上部的次石墨千枚岩在整个成矿带均稳定产出,分别是找矿勘探过程中见矿和终孔的标志。

    潘吉亚事件与中亚造山带铜铁金多金属矿的关系。潘吉亚事件,指潘吉亚超大陆聚合和裂解的事件。建立起东西 天山古生代海相火山岩区域成矿-找矿模型。研究表明,除了新兀古代Rodinian超 大陆裂解形成了金川超大型镍矿外,在我国还探明了一批古生代岩浆型镍矿, 如东昆仑夏日哈木、柴北缘牛鼻子梁和东天山白鑫滩铜镍矿,在我国西部古生代基性一超基性岩具有寻找岩浆型镍矿的巨大潜力。

    (2)总结了我国中新生代斑岩型一砂卡岩型铜矿的成矿规律。斑岩型一砂卡岩型铜矿,统称斑岩铜矿系统。全球 75%的铜、50%的钼和20%的金的资源储量来自于该矿床类型。我国斑岩型铜矿占已探明储量高达2/3(66%)以上,主要 集中在中新生代。本次编制了欧亚大陆主要斑岩铜、金、钼矿分布图和古亚洲斑岩铜钼矿分布图,建立了全国26个大型铜矿的吨位模型图,总结了我国斑岩型一矽卡岩型铜矿的成矿规律。在中国东部和特提斯域中新生代斑岩型一矽卡 岩型铜矿的成矿规律研究方面取得了重要认识。

    提出中国东部存在二期和五带斑岩型铜矿,分别为大兴安岭一太行山(晚侏罗纪一早白垩世,153~132Ma)、长江 中下游(156~137Ma)、钦杭(175~156Ma)、东北大陆边缘(125~80Ma)和东南大陆边缘(90~80Ma)。认为钦杭带斑岩型铜、钼、铅锌矿床主要位于北东向和北西向交会处与闪长质小岩体接触带,东南沿海的粤东一闽西南地区白垩纪盆地是寻找斑岩型铜、钼、金矿新靶区(图1)。

    班公湖一怒江、冈底斯和金沙江一红河3个斑岩型铜矿床成矿带属于中国境内的特提斯成矿域。建立了冈底斯成矿带3期成矿模型,即中侏罗世叶巴岛弧中产出的与俯冲作用有关的斑岩型铜金矿床,以雄村为例;新生代早期由俯冲作用早期和碰撞作用早期在大陆边缘弧后环境形成的斑岩型钼矿床和热液型铅锌矿床,以沙让和亚贵拉为例;新生代后碰撞伸展环境中形成的斑岩型铜-钼(钨)矿床,以驱龙和甲玛为例。指出在冈底斯带西侧具有找斑岩铜矿潜力,如已有的朱诺斑岩型铜矿。提出班公湖一怒江带不仅有利于寻找与大洋俯冲有关的斑岩型铜矿,更要关注大陆边缘和后碰撞型斑岩型铜矿,如其东侧已有雄梅矿化点,有寻找斑岩型铜矿的巨大潜力,西侧土耳其是寻找大型斑岩铜矿的首选国家。

    (3)建立了我国斑岩型一矽卡岩型铜矿的矿床模型,开展了铜多金属找矿勘查示范。建立了一批矿集区尺度的不 同背景和时代的斑岩型铜多属矿集区的成矿模型,主要包括3类,分别为德兴矿集区矿床组合新模型(下部斑岩铜钼 矿、上部脉状铅锌银矿、外围热液脉型金矿)、铜陵矿集区矿床模型(下部斑岩铜、钼、金矿,矽卡岩铜、金矿,层控 矽卡岩铜、钼、金矿,矽卡岩和脉状金银矿)和紫金山矿床新模型(下部斑岩型铜钼矿和上部高硫金、铜矿和低硫金、银矿),最后一个模型也适合于多龙矿集区。同时,运用新矿床模型,开展铜多金属找矿勘查示范,如通过云南北衙成矿分带研究成功地指导外围金矿和深部钼矿的找矿突破。基于Micromine软件建立了甲玛斑岩型一矽卡岩型“四位一体” 矿体三维模型和荣那矿床三维地质模型,实现了甲玛矿区滑覆体内寻找铅锌、金、银矿和荣那高硫型浅成低温热液铜矿的找矿新突破。

    (4)提出1:5万精细矿调填图的初步工作方案。目前多数重点成矿带完成 了1:5万基础地质填图工作,如何完成中小比例尺精细矿产调查填图工作、实现科研与地质调查的融合是有待解决的问题。根据前期资料,初步提出1:5万矿产调查填图的工作方案,强调以地质与地球化学结合为基础,重点区遥感多光谱与地质结合,关键区地质-地球化 学-遥感-地面红外-地球物理结合,主要调查3个方面内容:①基础地质图修编; ②成矿关键地质体的深入调查;③成矿规律的总结,重点成矿区带、矿集区和矿田尺度矿床模型。

    3. 成果意义

    通过项目实施,总结了我国铜等紧缺矿种的成矿规律,丰富了矿床学成矿理论。建立了斑岩型一矽卡岩型铜矿的 矿床组合模型,开展铜多金属找矿勘查示范,助推找矿取得了重要进展。同时,梳理了制约整装勘查区找矿突破的关键问题,提出1:5万矿产调查填图的初步工作方案,为下一步部署不同景观和背景下的中比例尺填图工作奠定基础。(中国地质科学院矿产资源研究所 谢桂青 李厚民供稿)


    铜等重要矿床调查助推整装勘查区找矿突破

    摘要:华夏地块武夷地区发现2颗大于4.1Ga的碎屑锆石,一颗为亚洲最古老的锆石(约4.13Ga),另一颗锆石记录了地球上最早的变质作用时代(约4.07Ga)。研究表明,地球在形成初期已出现多样化的大陆地壳和复杂的地质演化。

    1.项目概况

    地球形成初期的地质特征是国际地学界研究的前沿问题,主要通过寻找和研究冥古宙(45~38亿年前)的古老岩石与矿物(锆石)开展研究。近年来,中国地质调查局南京地质调查中心依托地质矿产调查评价专项“华东基础 地质综合调查与片区总结”(2014—2016年)和2项国家自然科学基金(青年基金)项目的联合资助,对武夷地区龙泉岩群等变质岩系进行调查研究,并在龙泉岩群云母石英片岩中发现2颗冥古宙碎屑锆石,具有重要科学研究价值。

    SHRIMP锆石U-Pb测年在北京离子探针中心完成,锆石O同位素和微量元素分析在美国威斯康星大学麦迪逊分校完成。相关工作得到全国矿产资源潜力评价成矿地质背景专家组的指导,并与中国地质科学院地质所和南京大学进行了学术合作。

    2.成果简介

    华夏地块分布于浙江、福建、江西、广 东、广西、贵州等省(自治区)境内,武夷地区则是华夏地块内变质基底的集中分布区,浙江南部龙泉地区的龙泉岩群即是其中典型代表 (图1)。近年来,南京地质调查中心多个地调科研项目共同对武夷地区龙泉岩群等变质岩系进行了调查研究,并在龙泉岩群云母石英片岩(图2)中发现了2颗冥古宙碎屑锆石,具有重要的科学研究价值。

    (1).发现了亚洲最古老的碎屑锆石,以及地球上最早的变质作用。在龙泉岩群中发现的2颗冥古宙碎屑锆石,编号为8号和123号(图3)。8号锆石可分为核、幔两部分,核部由花岗质岩 浆结晶形成,年龄为4.10Ga;幔部由变质作用形成(Th/U=0.05),年龄为4.07Ga,是地球上目前发现的最早变质锆石,为探讨地球早期演化提供了重要信息。123号锆石年龄为4.13Ga,由花岗质岩浆结晶形成,是亚洲地区目前发现 的最古老锆石,为开展地球各大洲之间的地质对比提供了重要证据。确定了地球上冥古宙锆石的最高结晶温度,发现地球早期的地壳可在无水条件下熔融形成岩浆。龙泉岩群冥古宙岩浆锆石具有亏损轻稀土元素、正Ce异常和负Eu异常(图 4),以及很高的(Sm/La)N和U/Yb值的特点,与地球上其他壳源锆石类似。其中,8号岩浆锆石Ti含量(51.5 x 10-6~54.0 x 10-6)和结晶温度(910℃)均是地球上大于4.0Ga冥古宙锆石 中最高的(图5 ); O同位素组成(S 18O值平 均7.2%。)也接近于地球上冥古宙锆石的最高值,明显高于幔源岩浆锆石;氧逸度lgf〇2平均 值(A FMQ+5)也高于地球上大多数的壳源锆石(图6)。上述特征表明,龙泉地区冥古宙锆石是由花岗质岩浆结晶形成,而花岗质母岩浆则来源于蚀变地壳的无水重熔,这种特殊的岩浆形成过程以往未见报道。



    3.成果意义

    (1)武夷地区冥古宙锆石明显不同于其他地区的冥古宙锆石,说明地球早期即已形成多种类型的大陆地壳。记录了约4.10Ga时地壳无水重熔形成花岗质岩石、约4.07Ga时发生变质作用的重要信息,为探讨地球早期演化提供了新证据。

    (2)近年来,除华夏地块外,在我国的华北陆块、扬子陆块、西藏地块、中亚造山带东准噶尔等地,均陆续发现了各类冥古宙岩石或锆石,反映全球可能存在多个40亿年前的古老物源区,同时也表明我国境内的不同陆块可能有类似的早期地质演化历史。

    (3)武夷地区冥古宙锆石的发现,说明华夏地块与从冈瓦纳大陆分离出来的澳大利亚、 南美洲、非洲、印度等大陆可能在成矿地质背 景上有一定联系,这一新认识对我国与全球重要成矿区带的成矿作用对比研究亦有重要价值。(中国地质调查局南京地质调查中心邢光福 杨祝良 陈志洪,南京大学地球科学系王孝磊,中国地质科学院地质研究所万渝生供稿)


    华夏地块发现亚洲最古老的锆石